Aggregoitumisen ja vesiaktiivisuuden ymmärtäminen monikomponenttisissa vesipohjaisissa pinta-aktiiviainejärjestelmissä molekyylidynamiikkasimulaatioiden ja NMR-relaksaatiomallinnuksen avulla

Pinta-aktiivisia aineita eli surfaktantteja esiintyy monissa arkipäiväisissä tuotteissa, kuten saippuoissa, pesuaineissa, kosmetiikassa ja elintarvikkeissa. Veteen liuetessaan ne voivat järjestäytyä suuremmiksi rakenteiksi, joita kutsutaan aggregaateiksi tai miselleiksi. Nämä rakenteet vaikuttavat moniin liuosten tärkeisiin ominaisuuksiin, kuten molekyylien liikkuvuuteen sekä siihen, miten liuoksen eri komponentit vuorovaikuttavat keskenään.

Tässä väitöskirjassa tutkittiin surfaktanttien käyttäytymistä vesiliuoksissa yhdistämällä ydinmagneettisen resonanssin (NMR) mittauksia ja molekyylidynamiikkasimulaatioita. Työssä selvitettiin, miten erilaiset aggregaatit muodostuvat, miten vastakkaismerkkiset ionit sitoutuvat niihin ja miten nämä ilmiöt näkyvät mitattavissa ominaisuuksissa.

Lisäksi työssä kehitettiin laskennallinen menetelmä veden aktiivisuuden määrittämiseksi suoraan molekyylisimulaatioista. Veden aktiivisuus on tärkeä suure muun muassa ilmakehätutkimuksessa, elintarviketieteessä ja kemianteollisuudessa.

Tulokset lisäävät ymmärrystä monimutkaisista surfaktanttijärjestelmistä ja tarjoavat uusia työkaluja molekyylitason simulointien ja kokeellisten havaintojen yhdistämiseen.